השתמשו בהתקנים פוטואלקטריים מתקדמים כדי לפשט את פריסת חישת הקירבה

חיישני פוטואלקטריים (PE) נמצאים בשימוש נרחב עבור חישת קירבה ללא-מגע במערכות ייצור תעשיתיות ומסחריות, הודות ליעילות, החוסן והבהירות של עקרונות הפעולה שלהם. יישומים טיפוסיים כוללים גילוי בקבוקים או פחיות בקו ייצור מהיר, חיפוש אחר היעדרות או נוכחות של חבילה בתיבת משלוח, בדיקת דלת פתוחה או סגורה או גילוי נוכחות אדם.

חיישני קירבה PE יכולים להיות מתוכננים עבור מצבי חישה אופטיים שונים, והגישה הרטרו-רפלקטיבית הבסיסית היא סידור טיפוסי. למרות עקרון הפעולה הפשוט, הגדרת חיישן PE עשויה לדרוש ניסוי וטעיה הגוזל זמן רב כדי לאתחל, לכוונן ולמטב את אלגוריתם התצורה והחישה לפרטי היישום, או להתאים אותו מחדש לריצת ייצור שונה. מתכנני מערכות זקוקים לפתרון יעיל יותר כדי למנוע את תהליך ההגדרה הקשור ואת העיכוב בפריסה עקב כך.

מאמר זה מספק סקירה קצרה של יסודות PE. לאחר מכן הוא מציג חיישני קירבה PE של.SICK, Inc‏ ומראה כיצד ניתן ליישם אותם באמצעות תהליך הגדרה פשוט וייחודי.

יסודות חישת PE

חישת קירבה PE מסתמכת על מקור אור עם אלומה ממוקדת היטב המופנית לעבר האובייקט המיועד לגילוי. אלומת אור זו משמשת לאחר מכן באחת משלוש דרכים בהתאם לאופן הגילוי על ידי המקלט (איור 1‏).

איור 1: חישת קירבה PE יכולה להשתמש באלומת אור משודרת ובמקלט רגיש לאור מתאים בשלושה סידורים פיזיים. (מקור התמונה: Proximity Switch‏)

• בחישה רפלקטיבית-מפוזרת, המשדר והמקלט ממוקמים יחדבאותו הבית, והגילוי מתרחש כאשר אלומת האור מהמשדר מוחזרת מהאובייקט המדובר.
• בחישה רטרו-רפלקטיבית, המשדר והמקלט גם כן ממוקמים יחד באותו הבית, אך עם הרפלקטור בצד הרחוק של אובייקט המטרה.
• בחישת אלומה-עוברת, החיישן הפוטואלקטרי ממוקם בצד השני של האובייקט, והאובייקט מציין את נוכחותו על ידי חסימת האור מהמשדר למקלט.

חישת קירבה PE יכולה לשמש גם למטרות בטיחות, כגון מחסומי אור או וילונות אור, כאשר התקנים אלה מותקנים באופן אסטרטגי ומשמשים כשערי בטיחות (איור 2). כאשר מתגלה חסימה, מחסום האור ישלח אות לבקר או למעגל בטיחות מחווט שיכבה את המכונה אם החסימה לא צפויה או מסוכנת.

איור 2: ניתן להשתמש בחישת קירבה במחסום אור או בווילון הקשורים לבטיחות. (מקור התמונה: .SICK, Inc‏)

חישת PE היא אטרקטיבית מכיוון שהיא משתמשת בעיקרון פעולה אינטואיטיבי וסידור פיזיקלי. הגישות הרפלקטיביות רצויות גם הן מכיוון שהן דורשות התקן מחווט רק בצד אחד, מה שמפשט את לוגיסטיקת ההתקנה.

תכן וממשק משתמש חדש פותרים אתגרים רבים

למרות הפשטות העקרונית שלה, חישת קירבה PE דורשת הרכבה, התקנה ויישור קפדניים בשטח. סביבות רועשות ויזואלית יכולות להיות מאתגרות ומתסכלות עבור טכנאים, ושיקולי טווח וכיוון משפיעים על הביצועים והעקביות.

חישת PE משמשת לעתים קרובות עם בקר לוגיקה ניתן-לתכנות (PLC). לעתים קרובות המתקין חייב להגדיר, לבדוק, להתאים ולבדוק מחדש ב-PLC, העשוי להיות במרחק מסוים מיחידת ה-PE. יתר על כן, שינויים בתאורה, רפלקציות לא-רצויות ומשתנות ועיוותים אחרים בעולם האמיתי עשויים להשפיע על הביצועים והדיוק.

בעיות הצצות במהלך ריצות הייצור מטרידות במיוחד ולעיתים קרובות מחמירות בגלל הדחיפות לתקן אותן במהירות.

כדי להתגבר על בעיות אלו, SICK פיתחה את משפחת חיישני הקירבה W10‏ (איור 3).

איור 3: סדרת W10 מספקת חיישני קירבה PE‏ שלמים ומתוחכמים במארז קומפקטי וחסון. (מקור התמונה: .SICK, Inc‏)

היחידות ראויות לציון במיוחד בהיותן ההתקנים הראשונים בסוגם עם תצוגת מסך מגע (איור 4).

איור 4: מסך המגע המשולב הייחודי של יחידות ה-W10 מעניק חווית משתמש משופרת מאוד. (מקור התמונה: .SICK, Inc‏)

ממשק תצוגה זה מציע קלות שימוש, תומך בהתקנה מהירה ומאיץ התאמה לכל יישום. הניווט הקל שלו מפחית את הזמן שלוקח להפעיל את ההתקן ומקל על התאמות תוך כדי שימוש עבור מטרות שונות, מהירויות או בעיות בלתי צפויות. הוא גם מבטל את הצורך במתגים פיזיים, ידיות והתאמות בתוך היחידה, ובכך משפר את האמינות, שלמות המארז והאבטחה.

מקור אור לייזר Class 1 של סדרת W10 מספק תוצאות גילוי מדויקות עם דיוק חוזר גבוה. אלומת לייזר אדום ממוקדת מייצרת נקודת אור קטנה על האובייקט המשולבת עם מערכת טריאנגולציית לייזר מקלט מהירה ומדויקת והערכה באמצעות סריקת קווים.

זהו הבסיס עבור תוצאות גילוי עם דיוק חוזר גבוה והחלטות מהירות. באופן מהירות, זמן התגובה הוא רק 1.8 מילישניות (ms‏), כך שהתנהגות מיתוג אמינה מובטחת גם במהירויות מכונה גבוהות. נורות LED מחוון דו-צבעוניות מספקות משוב ויזואלי מיידי סטטוס הגילוי. יתר על כן, היחידות מציעות גילוי חזק ואמין של אובייקטים בעלי תכונות משטח שונות כגון ברק, צבע או מבנה.

חיישני קירבה PE מציעים אפשרויות "לימוד (Teach-in‏)" (למידה) אינדיבידואליות עבור התאמות ספציפיות. בנוסף על לימוד בנקודה אחת הרגילה, המגלה אובייקטים במרחק מוגדר, אופן לימוד בשתי נקודות מאפשר גילוי אובייקטים בגבהים שונים. אופן ידני מרחיב את אפשרויות הלמידה ומציע עוד יותר גמישות. ניתן להפעיל שלושה אופני פעולה ממוטבים-ליישום באמצעות התצוגה כדי לאפשר שיכוך חזית או רקע במידת הצורך.

ממסך המגע האינטגרלי, המפעיל יכול לבחור, להתאים ולשמור באופן אינטואיטיבי הגדרות עבור מהירות, אופני פעולה סטנדרטיים או מדויקים, שיכוך סביבה, הגדרות למידה אינדיבידואליות, פרמטרים מוגדרים-מראש וערכי גבול. מאפיין נעילת מסך האבטחה הייחודית של ה-W10 מגנה על ההגדרות מפני גישה של צד שלישי.

גמישות ממשק המשתמש אינה מוגבלת למסך המגע: ניתן לגשת לאותן פונקציות באמצעות פונקציית IO-Link של ה-W10‏. זה מעניק את האפשרות של הגדרת תצורה מרחוק ושילוב יעיל של נתוני החיישנים הרשומים ברשת אוטומציה קיימת.

אפשרויות חשמל ואריזה עבור ה-W10

היציאה הדיגיטלית של התקני חיישן W10 מהווה שיקול תכן חשוב. היחידות מציעות מבנה יציאה PNP/NPN מתכוונן עבור Push-Pull. אם היציאה מוגדרת ל-PNP, יש לה אות יציאה חיובי, ויציאת החיישן יכולה לספק זרם עבור כרטיס כניסה קולט-זרם; אם יציאת החיישן מוגדרת ל-NPN, יש לה אות יציאה שלילי, ויציאת החיישן יכולה לקלוט זרם עבור חיבור לכרטיס כניסה שהוא מקור-זרם (איור 5). עם שתי האפשרויות מובטחת תאימות בסיסית ברמת האות עם PLC או בקרי מערכת אחרים.

איור 5: דרגת היציאה של יחידות W10 יכולה לספק אופני הן מאסף (Sink‏)-זרם (למעלה) והן מקור-זרם (למטה) כדי להבטיח תאימות עם ה-PLC הקשור. (מקור התמונה: www.realpars.com)

את תצורת היציאה ניתן להגדיר עבור אופני יציאת אור או חושך (מופעל-אור או מופעל-חושך). באופן אור, יציאת החיישן תהיה במצב מופעל כאשר האור יכול להגיע למקלט, ובמצב כבוי כאשר האור חסום. לעומת זאתבאופן חושך, יציאת החיישן תהיה במצב מופעל כאשר האור נחסם, ובמצב כבוי כאשר האור מגיע למקלט.

המארז הפיזי חשוב מכיוון שיחידות אלה משמשות בדרך כלל בסביבות תעשייתיות. ליחידות W10 יש תכן יציב עם בית פלב"ם 316L ודירוגי הגנה IP67 ו-IP69k. הם מוצעים במארז של 18 × 57 × 42.2 מילימטר (מ"מ) ומפרט הפעולה שלהם הוא בתחום טמפרטורת הסביבה של C‏°‏10‏- עד C‏°‏55‏+.

אחד האתגרים עם חיישנים תעשייתיים הוא הצורך לתמוך ביחידות שונות בשטח או במפעל. מציאות זו מסבכת את ניהול המלאי ואת התמיכה בתוך-הבית. עם זאת, בשל הגמישות של סדרת W10, המשפחה דורשת רק שני סגנונות גוף (איור 6). לכל אחד מהם יש שני טווחי חישה ובסה"כ ארבעה דגמים נפרדים בלבד, מה שמפשט את תהליך הבחירה.

איור 6: היחידות הדומות מבחינה פונקציונלית במשפחת W10 זמינות בשני סגנונות בתים, כל אחד עם שני טווחי חישה. (מקור התמונה: .SICK, Inc‏)

דגם 1133545‏ של סדרה W10‏ זמין בבית מלבני עם הרכבה בחור סטנדרטי של 1 אינץ' (in‏) ומרחקי אובייקט של 25 מ"מ עד 400 מ"מ, בעוד שהדגם הדומה 1133547‏ תומך במרחקי אובייקט של 25 מ"מ עד 700 מ"מ. עבור התקנות היברידיות, דגם 1133544‏ הוא עם חור הרכבה M18 בגודל 1 אינץ' עם תבריג קדמי או צדדי עם מרחקי אובייקט של 25 מ"מ עד 400 מ"מ, ולדגם W10 המקביל 1133546‏ יש את אותו מארז אך עם מרחקי אובייקט של 25 מ"מ עד 700 מ"מ.

סיכום

יחידות חיישני W10 PE מספקות פתרונות רפלקטור מפוזר ורסאטילי וחסון עבור יישומים תעשייתיים. המאפיינים המתקדמים שלהם כוללים את ממשק המשתמש האינטגרלי הראשון בתעשייה, המפשט את ההתקנה, ההגדרה וההתאמה, בעוד שהאלגוריתמים המתוחכמים שלהם מספקים יכולות ודיוק משופרים.